10.6.3 Blisterverpackungen

In einer Blisterpackung (Blister = Blase) wird das Packgut unter einer aus Kunststoff geformten Blisterhaube eingeschlossen. Die Rückseite der Verpackung ist entweder aus Karton oder Kunststoff. Blisterpackungen für Tabletten werden vorwiegend mit einer Aluminiumfolie versiegelt. Kennzeichnend für eine Blisterverpackung ist, dass das verpackte Teil zwar durch die Blisterhaube fixiert, aber in der Verpackung lose ist.

Je nach Kombination der Packstoffe der Blisterverpackung unterscheidet man:

Unter „Heißsiegeln“ versteht man das Verbinden von zwei gleichen oder (in der Regel) unterschiedlichen Packstoffen mittels einer Heißsiegelschicht. Die Heißsiegelschicht wird unter Druck durch Wärme aktiviert. Dabei werden die Träger der Heißsiegelschicht nicht plastisch. Meist ist die Heißsiegelschicht nur auf einem Packstoffteil vorhanden – auf der Folie oder auf dem Karton.

Unter „Schweißen“ versteht man die Verbindung zweier Kunststoffteile durch Aufheizen unter Druck der beiden an der Schweißstelle bis zur Schmelztemperatur. Der für das Schweißen thermoplastischer Kunststoffe erforderliche Anpressdruck und die Schweißtemperatur kompensieren sich in einem bestimmten Bereich. Das heißt: Bei hohen Temperaturen verschweißt das Material bereits unter geringem Andruck, während bei niedrigen Temperaturen höhere Drücke erforderlich sind. Thermoplaste (von altgriechisch: thermós = warm, heiß und plássein = bilden, formen) sind Kunststoffe, die sich in einem bestimmten Temperaturbereich (thermoplastisch) verformen lassen. Dieser Vorgang ist wiederholbar.

Heißsiegeln und Schweißen sind Verfahren, bei denen durch Wärme und Druck eine nicht lösbare Verbindung hergestellt wird. Nach der DIN 16 960 werden die Schweißverfahren in drei Hauptgruppen eingeteilt:
1. Zufuhr von Wärme: Heizelementeschweißen, Heißsiegeln, Wärme von außen, Heizkeilschweißen, Wärme von innen, Trennnahtschweißen, Warmgas beziehungsweise Heißluftschweißen, Extrusionsschweißen
2. Erwärmung durch mechanische Bewegung: Ultraschall-, Vibrations-, Rotationsschweißen
3. Hochfrequenzschweißen: Kapazitatives Schweißen, Induktionsschweißen

Abb. 10.6.5: Schweißnaht einer Kunststoffblisterpackung, Makroaufnahme (Quelle: Eigene Darstellung)

Außer dem Schiebeblister, bei welchem die Blisterhaube an zwei Seiten je einen Umbug angeformt hat, um ein zerstörungsfreies Öffnen / Schließen der Verpackung zu ermöglichen, können die anderen Blisterverpackungen nicht zerstörungsfrei geöffnet werden. Als „Umbugen“ bezeichnet man das Umlegen der Blisterhaube um die Blisterkarte.

Abb. 10.6.6: Blisterpackung mit Blisterhaube aus Kunststoff, Blisterkarte aus Karton (Quelle: Eigene Darstellung)

Abb. 10.6.7: Schiebeblister mit Blisterhaube aus Kunststoff, Blisterkarte aus Karton (Quelle: Eigene Darstellung)

Abb. 10.6.8: Blisterpackung mit gerundeten Ecken, mit Blisterhaube aus Kunststoff und Blisterkarte aus Karton (Quelle: Eigene Darstellung)

Verfahrensablauf Blisterverpacken
Wärme wird über die Blisterkarte von der Rückseite der Verpackung eingebracht.
• Die Heißsiegelschicht wird unter Druck durch Wärme aktiviert. Die Aktivierungstemperatur der Heißsiegelschicht beträgt je nach verwendetem Siegellack zwischen 60 und 140 °C. Die dauerbeheizte Siegelplatte erreicht Temperaturen bis zu 240 °C.
• Der Anpressdruck im Bereich der Heißsiegel- beziehungsweise Schweißfläche beträgt zwischen 1 bis 2 N/mm2 (1 bis 2 kg/cm2).
• Die Siegelzeit beziehungsweise Schweißzeit beträgt je nach Packstoff zwischen anderthalb und drei Sekunden.
• Der Karton verdichtet sich an den Siegelflächen, was der Wärmeleitung zugute kommt. Der Abdruck durch Verdünnung im Bereich der Siegelfläche ist auf der Seite der Blisterhaube erkennbar. Beim Verschweißen von Kunststoffen liegt die Temperatur um rund 20°C höher.

Abb. 10.6.9 Heißsiegeln oder Verschweißen. Wärmezufuhr durch die Rückseite (schematisch). Pertinax ist ein Faserverbundwerkstoff aus Papier und einem Phenol-Formaldehyd-Kunstharz. (Quelle: Eigene Darstellung)

Abbildung 10.6.10 zeigt eine Blisterverpackung mit Karton-Rückseite als Ergebnis des Heißsiegelns. (Quelle: Eigene Darstellung)

Abb. 10.6.10: schematische Darstellung einer Blisterverpackung aus Kunststoff und Karton. Eine Blisterverpackung aus Kunststoff und Karton wird auch „Inselblister“ genannt. (Quelle: Eigene Darstellung)

Kunststoff-Vollblisterpackung als Ergebnis des Verschweißens – siehe Abbildung 10.6.11.

Blisterfolien: 0,15 - 0,6 Millimeter
Deckelfolien: 0,03 - 0,3 Millimeter
Abb. 10.6.11: schematische Darstellung eines Vollkunststoffblisters

Blisterkarten aus Karton
Die häufigste Variante der Blisterverpackung ist die Kombination einer Blisterhaube aus Kunststoff und einer Blisterkarte aus Karton. Die Blisterkarten aus Karton werden aus Rohkarton hergestellt, der nach Bedarf veredelt wird.

Veredelungen/Beschichtungen der Vorderseite (Seite zum Blister)
• Strich als Basis (eine mit Walzen und Rakeln aufgetragene Dispersion mit weißen Pigmenten, meist auf der Basis von Kreide)
• Farbdruck
• Zusatzbeschichtungen wie zum Beispiel eine fettdichte Beschichtung, eine wasserdampfdichte Beschichtung, eine aromadichte Beschichtung oder eine Neutralisierungsbeschichtung für Packgut aus Weich-PVC
• Siegellackbeschichtung

Veredelung/Beschichtung der Rückseite:
• Bedruckung
• Lackierung mit hitzebeständigem Lack zur Vermeidung der Kartonvergilbung bei erhöhten Siegeltemperaturen (meist bei Verarbeitung stärkerer Kartons)

Je nach Gewicht des Packgutes wird eine passende Kartonstärke gewählt. Die übliche flächenbezogene Masse liegt zwischen 300 und 700 g/m². Die flächenbezogene Masse ist kein direktes Maß für die Kartondicke oder Steifigkeit. Diese wird wesentlich von der Faserqualität beeinflusst.

Siegellackbeschichtung auf der Blisterkarte
Die Siegellackbeschichtung wird in der Regel auf dem Karton aufgebracht. Es gibt wasser- und lösungsmittelhaltige Siegellacke. Aus umwelttechnischen Gründen werden überwiegend Dispersionen (wasserhaltige Lacke) verwendet.

Lösungsmittellacke bieten in Grenzfällen für schwer siegelbare Folien (wie zum Beispiel für APET oder PAN) meist die sicherere Alternative. APET oder auch A-PET ist die Abkürzung für Amorphes Polyethylenterephthalat. Es wird vor allem für transparente, tiefgezogene Schalen, Behälter oder Flaschen als Verpackung für Lebensmittel, Kosmetika oder chemisch-technische Produkte eingesetzt. (Quelle: www.bleher.com/de/pet-folie) PAN steht für Polyacrylnitril. Das ist eine makromolekulare, nicht thermoplastische Verbindung, die besondere Bedeutung für die Herstellung von Chemiefaserstoffen hat. (Quelle: Lexikon der Chemie, https://www.spektrum.de/lexikon/chemie/polyacrylnitril/7259)

Die Siegellackbeschichtung des Kartons muss immer auf die Blisterfolie abgestimmt sein, um eine gute Haftung zu gewährleisten. Die Auftragsmenge beträgt rund 2,5 bis 3 Gramm Trockenmenge pro Qua-dratmeter.

Hinweis: Ob ein Siegellack eine ausreichende Haftung garantiert, kann nicht sofort bei der Herstellung der Verpackung beurteilt werden! Insbesondere bei Blisterhauben aus teilkristallinen Folien ist eine Wartezeit von rund zwei Wochen empfehlenswert, um herauszufinden, ob der Siegellack seiner angedachten Funktion auch gerecht wird. In der Praxis werden Muster hergestellt – und diese werden nach der Wartezeit bewertet. Dies dient der Beobachtung des Folienschrumpfs, ob dieser die Siegellackfläche zusammenschiebt und somit eine Orangenhaut an den Haftungsrändern ausbildet.

Blisterhauben
Blisterhauben werden im Thermoformverfahren aus transparenten Kunststofffolien hergestellt. Die üblichen Foliendicken liegen je nach Gewicht und Größe des zu verpackenden Teiles bei 0,25 bis 0,5 Millimetern.

Für Blisterpackungen mit der Materialkombination Kunststoff + Karton, werden folgende Blisterfolien verwendet:
• PETG/APET/PETG, als coextrudierte 3-Schicht-Folie
• APET, eher selten wegen der schwierigen Heißsiegelbarkeit
• PETG, für das Hochpreissegment, sehr gute Optik und einfache Verarbeitung. PETG ist ein mit Glycol modifiziertes PET, welches sich durch seine wässrigen Eigenschaften (Viskosität) auszeichnet. Ange-wendet wird es beispielsweise im Spritzguss.
• PVC, früher marktbeherrschend, zur Zeit kaum noch anzutreffen. PVC ist die Abkürzung von Polyvinylchlorid – ein wichtiger Thermoplast, der geschmack- und geruchlos sowie schwer entflammbar ist, eine geringe Wasseraufnahme und gute elektrische Eigenschaften zeigt. (Quelle: Lexikon der Chemie, https://www.spektrum.de/lexikon/chemie/polyvinylchlorid/7380)
• PAN („Barex“), für barrieredichte Blisterhauben für das Verpacken von geruchsintensiven Packgütern, wie zum Beispiel WC-Steinen. PAN ist die Abkürzung für Polyacrylnitril. Es besteht, wie der Name schon sagt, aus Acrylnitril. Quelle: http://kirste.userpage.fu-berlin.de/chemistry/kunststoffe/acryl.htm)

Wichtig bei Blisterhauben sind:
• eine möglichst gleichmäßige Siegelranddicke – nur diese garantiert eine gleichmäßige Haftung der Siegelflächen.
• eine gute Ausformschärfe, um Rückstellungen beim Siegeln zu vermeiden.
• die richtige Größenauswahl einer Blisterhaube – diese muss so gewählt werden, dass das Packgut nicht zwischen Haube und Karte eingequetscht wird.
• die richtige Breite der Siegelnaht – diese wird üblicherweise größer als 3,5 Millimeter gewählt. Bei schweren Verpackungen kann dieses Maß auch deutlich überschritten werden.
• ausreichend breite Siegelflächen, denn bei zu viel Spiel in der Siegelaufnahme oder einer grenzwertigen Haftung der Heißsiegelung kann die Verpackung zu leicht geöffnet werden.

Beispiel für die Wahl der Verpackungsmaterialien für leichte Blisterverpackungen: Folie 0,25 Millimeter + Karton 350 g/m², Siegellack auf dem Karton. Generell gelten Blisterverpackungen aus Kunststoff als „leicht“ und nachhaltig gegenüber der Umwelt.

Siegelelektrode
Siegelelektroden für Blisterkarten aus Karton sind aus Messing oder Aluminium und meist vollflächig eben sowie dauerbeheizt. In Fällen, in welchen die Blisterkarte oder das zu verpackende Gut möglichst wenig mit Wärme belastet werden darf, werden die Siegelektroden im Bereich des zu verpackenden Guts ausgespart, sodass beim Heißsiegeln nur im Bereich der Siegelfläche beheizt wird. Der Nachteil von vollflächigen Siegelelektroden ist eine vollflächige Wärmebelastung der Verpackungsrückseite, was bei Blisterkarten aus Karton akzeptiert wird, aber bei Blisterkarten aus Kunststoff nicht möglich ist.

Eine Teflonbeschichtung der Siegelelektrode ist bei Karten mit lackierter Rückseite oder Blisterkarten aus Kunststoff erforderlich. Teflon ist der Hersteller- Markenname für Polytetrafluorethylen., PTFE. Dieses Material ist chemisch sehr beständig, Selbst aggressive Säuren wie Königswasser können PTFE nicht angreifen. Es hat eine sehr glatte Oberfläche. Die bekannteste Anwendung ist der Einsatz als Antihaft-Beschichtung in Pfannen und Töpfen.

Vollkunststoff-Blisterverpackung
Besonderheiten der Vollkunststoff-Blisterverpackung – das heißt: Materialkombination Kunststoff-Kunststoff – im Vergleich zur Materialkombination Kunststoff-Karton:
• Das Verfahren bleibt gleich, aber anstelle des Siegelns über den auf den Karton aufgetragenen Siegellack erfolgt die Verbindung bei der Vollkunststoffverpackung durch Verschweißen.
• Die Schweißtemperaturen liegen geringfügig höher als die Siegeltemperaturen.
• Anstelle eines Ausgleichsgummis werden steife wärmeisolierende Streifen verwendet.
• Die Schweißelektroden haben im Vergleich zu den Siegelelektroden eine geriffelte Schweißfläche und sind im Bereich der nichtverschweißten Fläche der Blisterverpackung ausgespart, sodass die Blisterkarte aus Kunststoff nur im Schweißbereich aufgeheizt wird.